XXXI Congresso de Iniciação Científica
Análise da Codificação de Canal na Transmissão de Pacotes Curtos para Sistemas 5G com Alta Confiabilidade.
Leonardo Terças (a), Cintya W. O. Benedito (a), Carlos H. M. de Lima (b).
a UNESP, Campus São João da Boa Vista. b Universidade de Oulu, Finlândia.
Engenharia de Telecomunicações. E-mail: leonardo.tercas@unesp.br. Financiamento: FAPESP.
Palavras Chave: Codificação de canal, códigos convolucionais, códigos polares.
Introdução
A codificação de canal é uma técnica onde bits de redundância estruturada são inseridos no transmissor (codificação) de modo que no receptor durante a decodificação, esta redundância, auxilie a detectar e corrigir erros adquiridos durante a transmissão. Assim códigos com alto desempenho de codificação são essenciais para os futuros sistemas de comunicação sem fio.
Alguns códigos foram selecionados como candidatos para a comunicação sem fio de quinta geração, como os códigos convolucionais e os códigos polares, devido ao seu alto desempenho e baixa complexidade de implementação.
Objetivo
Comparar o desempenho de códigos convolucionais e polares através de uma implementação computacional no software MATLAB, onde uma palavra de comprimento K será codificada com taxa R = 1/2, transmitida por um canal AWGN (Additive White Gaussian Noise) e decodificada por um receptor, a fim de avaliar a taxa de erro por bit (BER - Bit Error Rate) em cenários URL (Ultra Reliable Communication).
Implementação Computacional
O algoritmo implementado em MATLAB utiliza da abordagem de Monte Carlo, para obter um resultado representativo estatisticamente, deste modo, cada ponto gerado na curva tem no mínimo 100000 realizações. O simulador gera K bits aleatórios, que passam pelos codificadores, ambos possuem taxa R = 1/2. Após codificada em uma mensagem u, é inserida em um modulador BPSK (Binary Phase Shift Keying), e posteriormente transmitida por um canal que irá inserir ruído AWGN. Uma mensagem r é recebida por um transmissor, demodulada e decodificada em uma mensagem ṁ que é comparada com a mensagem u para obter a BER.
Resultados
As simulações foram realizadas com os parâmetros de Eb/N0 variando de -2 a 5 dB, N0 = 2, Ec = 1 e N < 512 bits, visando transmissões de pacotes curtos. Podemos observar na Fig. 1, os resultados obtidos com as simulações realizadas.
Figura 1. BER com taxa 1/2 para (N,K) = (64,32;
128,64; 256,128; 128,256).
Podemos observar que comparando as BER encontradas, os códigos polares possuem um desempenho maior e melhora conforme o comprimento da palavra aumenta. Já os códigos convolucionais possuem um desempenho similar, independente do comprimento da palavra.
Conclusões
Com resultados obtidos pelas simulações, os códigos polares se sobressaíram em relação aos códigos convolucionais, entretanto, existem outras métricas a serem trabalhadas, como capacidade de transmissão e latência, que são de extrema importância em cenários URL para sistemas 5G.
Deste modo, o projeto prevê a implementação de cenários URL com transmissão de pacotes curtos, para que tais métricas possam ser avaliadas.
Agradecimentos
Os autores agradecem o apoio financeiro da FAPESP Processo 2018/26733-8.
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1 E. Arikan, “Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels”, IEEE T. Inform. Theory, p. 3051–3073, 2009.
2 C. E. Shannon, “A mathematical theory of communication”, Bell system technical journal, v. 27, p. 379-423, 1948.
3 B. Tahir; S. Schwarz e M. Rupp, “BER comparison between Convolutional, Turbo, LDPC, and Polar codes”, 24th International Conference on Telecommunications (ICT), IEEE, p. 1-7, 2017.
4 H. Vangala, “Polar Codes”. 2018. Disponível em:
http://www.polarcodes.com/.
